高中数学含参导数问题

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由参数引起的案——

含参导数问题

一、已知两个函数k x x x f -+=168)(2

,x x x x g 452)(2

3

++=,按以下条件求k 的范围。 (1)对于任意的]3,3[-∈x ,都有)()(x g x f ≤成立。 (构造新函数,恒成立问题)

(2)若存在成立。,使得)()(]3,3[000x g x f x ≤-∈ (与恒成立问题区别看待)

(3)若对于任意的).()(]3,3[2121x g x f x x ≤-∈,都有、 (注意21,x x 可以不是同一个x )

(4)对于任意的)()(],3,3[]3,3[1001x f x g x x =-∈-∈使得,总存在。 (注意:哪个函数的值域含于哪个函数的值域取决于:谁的x 是任意取的,谁的x 是总存在的。)

(5)若对于任意0x []3,3∈-,总存在相应的[]12,3,3x x ∈-,使得102()()()g x f x g x ≤≤成立; (与(4)相同)

二、已知函数()2

1ln (1)2

f x a x x a x =+-+, a R ∈ (1)函数f (x )在区间(2,﹢∞)上单调递增,则实数a 的取值范围是 ,

(2)函数f (x )在区间(2,3)上单调,则实数a 的取值范围是 .

三、设函数3()3f x x ax =- (a R ∈),若对于任意的[]1,1-∈x 都有()1f x ≤成立,求实数a 的取值范围.

四、含参数导数问题的三个基本讨论点

一、 求导后,考虑导函数为零是否有实根(或导函数的分子能否分解因式),从而引起讨论。 二、 求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式),但不知导函数为零的实根

是否落在定义域内,从而引起讨论。

三、 求导后,导函数为零有实根(或导函数的分子能分解因式), 导函数为零的实根也落

在定义域内,但不知这些实根的大小关系,从而引起讨论。

例1、设函数3221

()23()3

f x x ax a x a a R =-+-+∈.求函数)(x f 的单调区间和极值;

(可因式分解,比较两根大小,注意别丢两根相等情况)

解: 2

2

()4-3()(3)f x x ax a x a x a '=-+=--- ……………………………5分 0a =时,()0f x '≤,(,)-∞∞是函数的单调减区间;无极值;……………6分 0a >时,在区间(,),(3,)a a -∞∞上,()0f x '<; 在区间(,3)a a 上,()0f x '>, 因此(,),(3,)a a -∞∞是函数的单调减区间,(,3)a a 是函数的单调增区间, 函数的极大值是(3)f a a =;函数的极小值是3

4()3

f a a a =-

;………………8分 0a <时,在区间(,3),(,)a a -∞∞上,()0f x '<; 在区间(3,)a a 上,()0f x '>,

因此(,3),(,)a a -∞∞是函数的单调减区间,(3,)a a 是函数的单调增区间 函数的极大值是3

4()3

f a a a =-

,函数的极小值是(3)f a a = ………………10分 例1变式.若2

'()(1)f x x a x a =-++,若(0,)x ∈+∞,讨论()f x 的单调性。(比较根大小,考虑定义域)

例2、已知a 是实数,函数(

))f x x a =-。

(不知导函数为零的实根是否落在定义域内,从而引起讨论)

(Ⅰ)求函数()f x 的单调区间;(主要看第一问,第二问选看) (Ⅱ)设()g a 为()f x 在区间[]0,2上的最小值。

(i )写出()g a 的表达式;(ii )求a 的取值范围,使得()62g a -≤≤-。

解:(Ⅰ)函数的定义域为[)0,+∞,(

))'

30a x f x x ⎛

⎫- ⎪

===>,由'()0f x =得3a

x =

。 考虑3a 是否落在导函数'

()f x 的定义域()0,+∞内,需对参数a 的取值分0a ≤及0a >两种情况进行讨论。

(1) 当0a ≤时,则'

()0f x >在()0,+∞上恒成立,所以()f x 的单调递增区间为[)0,+∞。

(2) 当0a >时,由'

()0f x >,得3a x >

;由'

()0f x <,得03

a x <<。 因此,当0a >时,()f x 的单调递减区间为0,3a ⎡⎤

⎢⎥⎣⎦

,()f x 的单调递增区间为,3a

⎡⎫+∞⎪⎢⎣

① 当

()0,23a ∈,即06a <<时,()f x 在0,3a ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,在,23a ⎡⎤

⎢⎥⎣⎦

上单调递增, 所以(

)3a g a f ⎛⎫

== ⎪⎝⎭

932a a -=。 ② 当

[)2,3

a

∈+∞,即6a ≥时,()f x 在[]0,2上单调递减,所以()(

))22g a f a ==-。 综上所述,(

))0,062,~6a g a a a a ⎧≤⎪

⎪=<<⎨-≥ (ii )令()62g a -≤≤-。 ①若0a ≤,无解; ②若06a <<

,由62-≤≤-解得36a ≤<;

③ 若6a ≥

,由)622a -≤-≤-

解得62a ≤≤+。 综上所述,a

的取值范围为32a ≤≤+

例3已知函数()()2221

1

ax a f x x R x -+=∈+其中a R ∈。当0a ≠时,求函数()f x 的单调区间与极值。

解:由于0a ≠,所以()()()()()()

2

2

'

2222

122122111a x a x a x x ax a a f x x x ⎛

⎫--+ ⎪+--+⎝⎭==++。 由()'0f x =,得121

,x x a a

=-

=。这两个实根都在定义域R 内,但不知它们之间的大小。因此,需对参数a 的取值分0a >和0a <两种情况进行讨论。

(1) 当0a >时,则12x x <。易得()f x 在区间1,a ⎛⎫-∞-

⎪⎝

⎭,(),a +∞内为减函数,在区间1,a a ⎛⎫- ⎪⎝⎭

为增函数。故函数()f x 在11x a =-

处取得极小值2

1f a a ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭

;函数()f x 在2x a =处取得极大值()1f a =。 (2) 当0a <时,则12x x >。易得()f x 在区间),(a -∞,),1(+∞-a

内为增函数,在区间)1

,(a a -为减函数。

故函数()f x 在11x a =-

处取得极小值2

1f a a ⎛⎫-=- ⎪⎝⎭

;函数()f x 在2x a =处取得极大值()1f a =。 例4、已知函数1ln )1()(2

+++=ax x a x f 。

(I ) 讨论函数)(x f 的单调性; (*第二问选做*)

(II ) 设1-

解:(Ⅰ)()f x 的定义域为(0,+∞). 2121

'()2a ax a f x ax x x

+++=+=. 当0a ≥时,'()f x >0,故()f x 在(0,+∞)单调增加; 当1a ≤-时,'()f x <0,故()f x 在(0,+∞)单调减少;

当-1<a <0时,令'()f x =0

,解得x =

则当x ∈时,'()f x >0

;)x ∈+∞时,'()f x <0. 故()f x

单调增加,在)+∞单调减少.